Protokół opisuje nową metodę oceny całkowitej cytotoksyczności metabolitów triazolowych pestycydów w roślinach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje nową metodę oceny całkowitej cytotoksyczności metabolitów triazolowych pestycydów w roślinach.
Różne zanieczyszczenia organiczne zostały uwolnione do środowiska z powodu działalności antropogenicznej. Zanieczyszczenia te mogą być wchłaniane przez rośliny uprawne, powodując potencjalne zagrożenia dla ekosystemu i zdrowia ludzi w całym łańcuchu żywnościowym. Biotransformacja zanieczyszczeń w roślinach prowadzi do powstania szeregu metabolitów, które mogą być bardziej toksyczne niż ich związki macierzyste, co oznacza, że metabolity te powinny być brane pod uwagę podczas oceny toksyczności. Metabolity zanieczyszczeń w roślinach są jednak niezwykle złożone, co utrudnia kompleksowe uzyskanie informacji toksykologicznych na temat wszystkich metabolitów. W badaniu tym zaproponowano strategię oceny całkowitej cytotoksyczności metabolitów zanieczyszczeń w roślinach poprzez traktowanie ich jako całości podczas badań toksykologicznych. Pestycydy triazolowe, klasa fungicydów o szerokim spektrum działania, są szeroko stosowane w produkcji rolnej. Coraz większą uwagę przyciąga zanieczyszczenie pozostałościami na terenach uprawnych. W związku z tym jako badane zanieczyszczenia wybrano cztery pestycydy triazolowe, w tym flusilazol, diniconazol, tebukonazol i propikonazol. Metabolity zostały wytworzone w wyniku traktowania kalusa marchwi testowanymi pestycydami triazolowymi. Po zabiegu trwającym 72 godziny wyekstrahowano metabolity pestycydów z kalusa marchwi, a następnie przeprowadzono testy toksykologiczne z wykorzystaniem linii komórkowej Caco-2. Wyniki wykazały, że metabolity badanych pestycydów w kalusie marchwi nie hamowały istotnie żywotności komórek Caco-2 (P0,05), nie wykazując cytotoksyczności metabolitów pestycydów. Zaproponowana metoda otwiera nową drogę do oceny cytotoksyczności metabolitów zanieczyszczeń w roślinach, co ma dostarczyć cennych danych do precyzyjnej oceny toksyczności.
Rośliny uprawne rosnące na polach uprawnych mogą być narażone na różne zanieczyszczenia organiczne pochodzące z działalności antropogenicznej1,2. Zanieczyszczenia mogą być wchłaniane przez rośliny, powodując dalsze zagrożenia dla ekosystemu i zdrowia ludzkiego poprzez łańcuchy pokarmowe3,4. Ksenobiotyki w roślinach prawdopodobnie przechodzą szereg biotransformacji, takich jak metabolizmy fazy I i II5, generując szereg metabolitów. Zgodnie z koncepcją zielonej wątroby w roślinach, metabolizm roślin może zmniejszyć toksyczność ksenobiotyków6,7. Wykazano jednak, że toksyczność niektórych metabolitów może być wyższa niż ich rodziców. Na przykład udowodniono, że debromowany produkt tetrabromobisfenolu A (TBBPA) i produkt O-metylowany bisfenolu A (BPA) są znacznie bardziej toksyczne niż ich rodzice8,9, a debromacja i O-metylacja obejmują główne szlaki metabolizmu fazy I w roślinach. W związku z tym ocena toksyczności oparta wyłącznie na rodzicach zanieczyszczeń w roślinach nie jest dokładna, podczas gdy należy wziąć pod uwagę odpowiadające im metabolity.
Metabolity ksenobiotyków w roślinach są niezwykle złożone10,11, co utrudnia ich kompleksową identyfikację i rozdzielenie. Ponadto można uzyskać tylko kilka wzorców zidentyfikowanych metabolitów. W związku z tym dane toksykologiczne dotyczące wszystkich metabolitów nie są dostępne, co utrudnia kompleksową ocenę toksyczności. W ramach tego badania zaproponowano strategię oceny integralnej toksyczności metabolitów zanieczyszczeń w roślinach poprzez traktowanie ich jako całości podczas badań toksykologicznych, dostarczając nowych danych do precyzyjnej oceny toksyczności zanieczyszczeń w roślinach. Nasze poprzednie badania wykazały, że kultura kalusa roślinnego otwiera prostą i skuteczną drogę do uzyskania metabolitów ksenobiotyków w roślinach12. W związku z tym w tym badaniu wykorzystano kulturę kalusa roślinnego w celu wytworzenia metabolitów zanieczyszczeń w roślinach, a następnie ekstrakcji chemicznej i testów toksykologicznych z wykorzystaniem ludzkiej linii komórkowej. Przewód pokarmowy jest jednym z bezpośrednich narządów docelowych ksenobiotyków narażonych na kontakt ze zwierzętami i ludźmi. Linia komórkowa Caco-2 okazała się najlepszym modelem do badania zachowań jelitowych i toksyczności ksenobiotyków in vitro13,14,15. W związku z tym w tym badaniu wybrano model komórkowy Caco-2.
Pestycydy triazolowe, klasa fungicydów o szerokim spektrum działania, były szeroko stosowane w produkcji rolnej16. Ich zanieczyszczenie pozostałościami na polach uprawnych przyciąga coraz większą uwagę17,18. W tym przypadku jako typowe zanieczyszczenia wybrano cztery powszechnie stosowane pestycydy triazolowe, w tym flusilazol, diniconazol, tebukonazol i propikonazol. Marchew została wybrana w tym badaniu jako roślina reprezentatywna dla świeżych, gotowych do spożycia warzyw. Kalus marchwi był początkowo narażony na działanie badanych pestycydów w stężeniu 100 mg/L. Po ekspozycji trwającej 72 godziny metabolity wyekstrahowano w celu oceny cytotoksyczności przy użyciu linii komórkowej Caco-2. Metodę tę można łatwo rozszerzyć w celu oceny całkowitej cytotoksyczności metabolitów innych rodzajów zanieczyszczeń w roślinach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Różnicowanie kalusa marchwi
UWAGA: Szczegółowy protokół różnicowania kalusa marchwi został opisany w poprzednim badaniu12. Oto krótki opis.
2. Leczenie kalusa marchwi pestycydami
3. Ekstrakcja chemiczna kalusa marchwi
4. Reanimacja komórki Caco-2
UWAGA: Wszystkie odczynniki i materiały używane w testach komórek Caco-2 były sterylizowane w autoklawie przez 20 minut i sterylizowane w świetle ultrafioletowym przez 2 godziny.
5. Przejście komórki Caco-2
6. Ekspozycja komórki Caco-2
7. Ocena żywotności komórek
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia schemat proponowanej metody generowania, ekstrakcji i oceny cytotoksyczności metabolitów pestycydów w kalusie marchwi. Na Rysunku 2 przedstawiono krzywe kinetyki poboru i metabolizmu badanych pestycydów, z których wynika, że stężenia pestycydów w pośrodkach hodowlanych spadały wykładniczo, podczas gdy ich stężenia w kalusie marchwi zaczęły wzrastać, osiągając szczyt po 4 lub 8 h, po czym nastąpił stopniowy spadek. Wyniki te sugerują, że pes...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten został opracowany w celu oceny całkowitej cytotoksyczności metabolitów pestycydów triazolowych w roślinach poprzez połączenie kalusa roślinnego i modeli komórek ludzkich. Krytycznymi etapami dla tego proponowanego protokołu są hodowla kalusa roślinnego i komórki Caco-2. Najtrudniejsza część i względne porady dotyczące hodowli kalusa roślinnego zostały przedstawione w naszym poprzednim badaniu12. W tym miejscu należy zauważyć, że utrzymanie komórek jest najtrudniejszą częścią hodowli k...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (21976160) oraz Zhejiang Province Public Welfare Technology Application Research Project (LGF21B070006).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy | WAKO | 1 mg/L | |
| 20% H2O2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10011218-500ML | |
| 6-benzyloaminopuryna | WAKO | 0,5 mg / L | |
| 75% etanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 1269101-500 ml | |
| 96-dołkowa płytka | Thermo Fisher | ||
| Acetonitrile | Sigma-Aldrich | ||
| Inkubator sztucznego klimatu | Ningbo DongNan Lab Equipment Co., Ltd | RDN-1000A-4 | |
| Autoklawy | STIK | MJ-Series | |
| Caco-2 Ogniwa | Nuoyang Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Odczynniki CCK8 | Instytut Bioinżynierii Nanjing Jiancheng, Chiny | G021-1-3 | |
| Wirówka | Thermo Fisher | ||
| Inkubator CO2 | Labtrip | HWJ-3-160 | |
| Dimetylosulfotlenek | Solarbio Life Sciences | D8371 | |
| Dinikonazol, 98,7% | J& K Scientific | 83657-24-3 | |
| Zmodyfikowane podłoże Eagle's Dulbecco | Solarbio Life Sciences | 11965-500 ml | |
| Waga elektroniczna | Shanghai Precision Instrument Co., Ltd | FA1004B | |
| Surowica bydlęca | płodu Cellmax | ||
| Spektrofotometr fluorescencyjny | Tecan | Infinite M200 | |
| Flusilazol, 98,5% | J& K Naukowy | 85509-19-9 | |
| Liofilizator | SCIENTZ | ||
| Wysokowydajna szlifierka do tkanek | SCIENTZ | ||
| Mikroskop odwrócony | Leica Biosystems | DMi1 | |
| Milli-Q system Millipore | MS1922801-4L | ||
| Murashige & Skoog medium | HOPEBIO | HB8469-7 | |
| Koncentrator nadmuchu azotu | AOSHENG | MD200-2 | |
| PBS | Solarbio Life Sciences | P1022-500 mL | |
| Penicylina-Streptomycyna Płyn | Solarbio Life Sciences | P1400-100 mL | |
| Propiconazol, 100% | J& K Naukowy | 60207-90-1 | |
| Badania plus | Eppendorf | 10-1000 μ L | |
| Nasiona marchwi Little Finger (Daucus carota var. sativus) | Shouguang Seed Industry Co., Ltd | ||
| Inkubatory z potrząsaniem | Shanghai bluepard instruments Co., Ltd. | THZ-98AB | |
| Tebukonazol, 100% | J& K Scientific | 107534-96-3 | |
| Roztwór trypsyny-EDTA | Solarbio Life Sciences | T1300-100 mL | |
| Ultrasonograf | ZKI | UC-6 | |
| czysta ławka sterylizowana promieniami UV | AIRTECH | ||
| Vortex | Wuxi Laipu Instrument Equipment Co., Ltd | BV-1010 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.